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【発明の名称】 液体噴射ヘッド
【発明者】 【氏名】高橋 智明
【住所又は居所】長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコーエプソン株式会社内
【要約】 【課題】ノズル開口の形成ピッチを従来より高密度化しても、貫通孔隔壁に必要な剛性を確保する。また、制御の簡素化を図る。

【解決手段】浅溝部２１を、弾性板１５側に形成されてその一端がインク供給口１０を介してリザーバに連通した主浅溝部２３と、ノズルプレート１６側に形成される副浅溝部２４とから構成する。貫通孔部２２を、リザーバ８から遠い側に位置する第１貫通孔部２５と、リザーバ８に近い側に位置する第２貫通孔部２６とに種分けすると共に、第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６とを圧力室列設方向へ交互に配置する。圧力室空部を、主浅溝部２３及び第１貫通孔部２５からなるＬ字状断面の第１圧力室空部と、主浅溝部２３、第２貫通孔部２６及び副浅溝部２４からなるクランク状断面の第２圧力室空部とから構成する。そして、第１貫通孔部２５及び副浅溝部２６にノズル開口１１を臨ませ、各ノズル開口１１を圧力室列設方向に沿って開設する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室となる圧力室空部を、隔壁を挟んで複数列設してなる流路基板と、前記流路基板の一方の面に接合され、前記圧力室空部における一側の開口を塞ぐ封止部材と、前記封止部材とは反対側の流路基板表面に接合され、複数のノズル開口を開設したノズルプレートとを備え、前記圧力室内の液体に生じた圧力変動を利用することで、前記ノズル開口から液滴を吐出可能に構成した液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧力室空部は、封止部材側に形成されてその一端が液体供給口を介してリザーバに連通した主浅溝部と、前記流路基板を貫通する貫通孔部とを有し、
前記貫通孔部を、リザーバから遠い側に位置する第１貫通孔部と、リザーバに近い側に位置する第２貫通孔部とに種分けして、これらの第１貫通孔部と第２貫通孔部とを圧力室列設方向へ交互に配置し、
第２貫通孔部を含む圧力室空部においては、ノズルプレート側に当該第２貫通孔部から離隔する方向に副浅溝部を形成して断面を略クランク形状とし、
前記第１貫通孔部及び副浅溝部にノズル開口を臨ませることで各ノズル開口の開設位置を圧力室列設方向に揃えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
隣り合う貫通孔部同士のずれ量を貫通孔部の開口長さの１／２以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
同列に属する各浅溝部の同じ側の端部に前記液体供給口を設け、共通のリザーバから液体を供給可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記主浅溝部の溝幅及び溝深さと副浅溝部の溝幅及び溝深さとを揃えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記流路基板をシリコン単結晶板の異方性エッチングによって作製したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記流路基板を、主浅溝部及び液体供給口となる開口窓部を開設した第１浅溝基板と、副浅溝部となる開口窓部を開設した第２浅溝基板と、貫通孔部を形成した貫通孔基板とから構成したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記第１浅溝基板、第２浅溝基板、及び、貫通孔基板を金属板のプレス加工によって作製したことを特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、画像記録装置用の記録ヘッドや製造装置用の噴射ヘッドが提供されている。記録ヘッドを有する画像記録装置としては、インクジェット式プリンタ、インクジェット式プロッタ、ファクシミリ装置が提供されている。また、噴射ヘッドを有する製造装置としては、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置，有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極製造装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置等が提供されている。そして、上記の画像記録装置では記録ヘッドから液状のインクを吐出し、ディスプレー製造装置では色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を吐出する。また、電極製造装置では電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を吐出し、チップ製造装置では生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を吐出する。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドは、圧力発生素子の作動に伴う液体の圧力変動を利用して液滴を吐出させるので、圧力発生素子の状態変化を効率よく液体に伝達することが求められる。このため、従来の液体噴射ヘッドの圧力室としては、例えば、一端が液体供給口を通じてリザーバに連通された浅溝部と、液体供給口から遠い側の浅溝部先端からノズル開口まで板厚方向に貫通する貫通孔部とからなる断面倒Ｌ字形状のものが提案されている（例えば、特許文献１）。この液体噴射ヘッドでは、圧力発生素子の作動によって浅溝部内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズル開口から液滴を吐出させる。このＬ字形状の圧力室は、例えば、１４１μｍ間隔（即ち、ノズル開口で１８０ｄｐｉ相当）で形成されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３２７９０９号公報（第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の液体噴射装置では、ノズル開口をより高密度化することが求められている。ここで、単にピッチを半分にすると（例えば、ノズル開口を３６０ｄｐｉ相当に設けると）、圧力室の幅や流路隔壁の幅が半分になる。そして、流路隔壁の厚みが半分になると剛性が下がるため、流路隔壁が圧力室内の液体圧力で変形してしまう可能性が高くなる。流路隔壁が変形してしまうと、隣の圧力室内の液体に圧力変動が生じ、インク滴の吐出特性がずれてしまう虞がある。即ち、隣接するノズル開口の吐出状態に応じて、注目するノズル開口の吐出特性が異なる現象（いわゆる隣接クロストーク）が生じ得る。この隣接クロストーク現象が顕著に現れると、非吐出のノズル開口であるにも拘わらず、隣接する圧力室の影響によってインク滴が吐出してしまういわゆるミスファイヤー現象が生じてしまう。
【０００６】
特に、貫通孔部は基板を貫通しているので、貫通孔部同士を区画する流路隔壁（貫通孔隔壁）は、浅溝部同士を区画する流路隔壁（浅溝隔壁）よりも剛性が低くなりがちであり変形しやすい。従って、貫通孔隔壁については変形を確実に防止する必要がある。この場合において、貫通孔隔壁を従来よりも厚くして剛性を高めることが考えられるが、ノズル開口の形成ピッチを高密度化するという要求に反することとなり、好ましくない。
【０００７】
また、この種の液体噴射装置では、液滴の高周波吐出も求められている。これは、液滴をより高い周波数で吐出できると、処理時間の短縮化が図れるからである。このため、圧力室形状を変更して流路隔壁の剛性を高めることができたとしても、制御が複雑になってしまうのは好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル開口の形成ピッチを従来より高密度化しても、貫通孔隔壁に必要な剛性を確保でき、且つ、制御も簡素化できる液体噴射ヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、圧力室となる圧力室空部を、隔壁を挟んで複数列設してなる流路基板と、前記流路基板の一方の面に接合され、前記圧力室空部における一側の開口を塞ぐ封止部材と、前記封止部材とは反対側の流路基板表面に接合され、複数のノズル開口を開設したノズルプレートとを備え、前記圧力室内の液体に生じた圧力変動を利用することで、前記ノズル開口から液滴を吐出可能に構成した液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧力室空部は、封止部材側に形成されてその一端が液体供給口を介してリザーバに連通した主浅溝部と、前記流路基板を貫通する貫通孔部とを有し、
前記貫通孔部を、リザーバから遠い側に位置する第１貫通孔部と、リザーバに近い側に位置する第２貫通孔部とに種分けして、これらの第１貫通孔部と第２貫通孔部とを圧力室列設方向へ交互に配置し、
第２貫通孔部を含む圧力室空部においては、ノズルプレート側に当該第２貫通孔部から離隔する方向に副浅溝部を形成して断面を略クランク形状とし、
前記第１貫通孔部及び副浅溝部にノズル開口を臨ませることで各ノズル開口の開設位置を圧力室列設方向に揃えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明において、隣り合う貫通孔部同士のずれ量を貫通孔部の開口長さの１／２以上に設定する構成が好ましい。なお、貫通孔部の開口長さとは、浅溝部長手方向の長さを意味する。
【００１１】
これらの発明によれば、圧力室列設方向に見て隣り合う貫通孔部同士の間には、隣りの貫通孔部と重なっていない非重畳部分が作成される。そして、この非重畳部分に存在する貫通孔隔壁は、１つ先の貫通孔部との間に亘って設けられる。このため、貫通孔隔壁を十分に厚くでき、変形を防止することができる。また、第１貫通孔部よりもリザーバに近い第２貫通孔部については、副浅溝部によってリザーバから離隔する方向に流路が拡張される。この副浅溝部を第１貫通孔部の形成位置まで延設することで、ノズル開口の形成位置を圧力室列設方向に揃えることができる。これにより、液滴の吐出制御を、第１貫通孔部を含む圧力室空部と第２貫通孔部を含む圧力室空部とで区別することなく行うことができ、制御の簡素化が図れる。
【００１２】
上記発明において、同列に属する各浅溝部の同じ側の端部に前記液体供給口を設け、共通のリザーバから液体を供給可能とする構成が好ましい。
この発明によれば、一列の圧力室に対して共通のリザーバから液体が供給されるため、液体噴射ヘッドの小型化、構造の簡略化が図れる。
【００１３】
上記発明において、前記主浅溝部の溝幅及び溝深さと副浅溝部の溝幅及び溝深さとを揃える構成が好ましい。
この発明によれば、主浅溝部の断面積と副浅溝部の断面積とが揃うので、第１貫通孔部を含む圧力室空部と第２貫通孔部を含む圧力室空部についてリザーバからノズル開口までの流路長さ、断面積、体積等をより精度良く揃えることができ、両者の特性を高い精度であわせることができる。
【００１４】
上記発明において、前記流路基板をシリコン単結晶板の異方性エッチングによって作製する構成が好ましい。
この発明によれば、各浅溝部及び各貫通孔部を区画する壁面がシリコンの結晶面で区画されるので、従来より高密度化してもこれらの各部を寸法精度良く作製することができる。
【００１５】
上記発明において、前記流路基板を、主浅溝部及び液体供給口となる開口窓部を開設した第１浅溝基板と、副浅溝部となる開口窓部を開設した第２浅溝基板と、貫通孔部を形成した貫通孔基板とから構成することが好ましい。
この発明において、第１浅溝基板、第２浅溝基板、及び、貫通孔基板を金属板のプレス加工によって作製する構成が好ましい。
これらの発明によれば、各浅溝部や各貫通孔部がそれぞれの基板を貫通した形態に設けられるので基板を容易に作成できる。これにより、生産性の向上が図れ、量産に適する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（即ち、本発明における液体の一種である液体状のインクをインク滴として吐出させるもの。以下、記録ヘッドという。）を例に挙げて行う。
【００１７】
まず、図１に基づいて、記録ヘッド１の全体構成について説明する。例示した記録ヘッド１は、ケース２と、このケース２内に収納固定される振動子ユニット３と、ケース２の先端面に接合される流路ユニット４とから概略構成される。ケース２は、内部に振動子ユニット３を収納可能な収納空部５を設けたブロック状であり、例えば、エポキシ樹脂等の成型性が良好な樹脂によって作製される。上記の収納空部５は、ケース先端面（図１における下面）からケース２の内部を貫通して反対側の取付面（同上面）に開口した空部である。この収納空部５内であって高さ方向の途中には、振動子ユニット３の固定板６が当接される段部を形成してある。
【００１８】
上記の振動子ユニット３は、複数の圧電振動子（圧電素子）７と、これらの圧電振動子７が接合される固定板６等から構成される。圧電振動子７は、一枚の圧電板を歯割りすることで作製された櫛歯状であり、列状に形成される。この圧電振動子７は、圧力発生素子の一種であり、供給される駆動信号の電圧に応じて変形する。例示した圧電振動子７は、圧電体層と電極層とを交互に配置した積層タイプであって、充電によって素子長手方向（積層方向と直交する方向）に収縮し、放電によって素子長手方向に伸長する縦振動モードである。この圧電振動子７は、極めて細い幅に切り分けられ、例えば９０本〜１８０本程度設けられる。本実施形態では３５μｍ前後の幅に切り分けられている。これは、インク滴を吐出するノズル開口の形成ピッチが７０μｍ間隔（３６０ｄｐｉ相当）と、従来の半分になっていることによる。
【００１９】
各圧電振動子７は、固定端部を固定板６の表面に接合することで、自由端部を固定板６の縁よりも外側に突出させている。即ち、各圧電振動子７は、所謂片持ち梁の状態で固定板６上に支持されている。また、各圧電振動子７を支持する固定板６は、圧電振動子７からの反力を受け止め得る剛性を備えた板状部材であり、本実施形態では厚さ１ｍｍ程度のステンレス板によって構成している。
【００２０】
上記の流路ユニット４は、その内部に、共通インク室としてのリザーバ８と、インク（液体状のインク）に圧力を付与する圧力室９と、リザーバ８と圧力室９とを連通するインク供給口（本発明の液体供給口の一種，図４参照）１０と、インク滴が吐出するノズル開口１１等を備える。そして、インク供給口１０から圧力室９を通ってノズル開口１１に至るインク流路を、圧力室９に対応した複数有している。本実施形態では、この流路ユニット４を、圧力室９となる圧力室空部１２及びリザーバ８となるリザーバ空部１３を有する流路基板１４と、この流路基板１４の一方の面に接合されて圧力室空部１２やリザーバ空部１３における一側の開口を塞ぐ弾性板（本発明の封止板の一種）１５と、弾性板１５とは反対側となる流路基板１４の他方の面に接合され、複数のノズル開口１１が形成されたノズルプレート１６とから構成している。
【００２１】
上記の流路基板１４は、例えば、シリコンウェハ（シリコンの単結晶板）の異方性エッチングによって作製される。即ち、エッチング加工により、圧力室空部１２、インク供給口１０、及び、リザーバ空部１３等が作製される。このように、流路基板１４をシリコンウェハのエッチングで作製したのは、極く微細な形状を寸法精度良く作製できるからである。
【００２２】
そして、図１から図３に示すように、圧力室空部１２は、浅溝部２１（２３，２４）と貫通孔部２２とを含んで構成される。ここで、浅溝部２１は、弾性板１５側の主浅溝部２３とノズルプレート１６側の副浅溝部２４とからなる。主浅溝部２３は、ノズル開口１１の列（ノズル列）の形成方向（即ち、圧力室列設方向）とは直交する方向に細長く、その一端がインク供給口１０を介してリザーバ空部１３に連通された扁平な凹部である。そして、この主浅溝部２３は、後述する第１圧力室空部１２Ａと第２圧力室空部１２Ｂの両方に含まれる。また、副浅溝部２４は、圧力室列設方向と直交する方向に細長い扁平な凹部である。なお、この副浅溝部２４は、後述する第２圧力室空部１２Ｂのみに含まれる。貫通孔部２２は、流路基板１４を板厚方向に貫通する部分であり、第１貫通孔部２５（図３参照）と第２貫通孔部２６（図２参照）とに種分けされる。そして、第１貫通孔部２５は主浅溝部２３の先端部（即ち、リザーバ８と反対側の端部）とノズル開口１１との間を連通し、第２貫通孔部２６は主浅溝部２３の先端部と副浅溝部２４の基端（即ち、リザーバ８側の端部）とを連通している。なお、この流路基板１４については後で詳細に説明する。
【００２３】
上記の弾性板１５は、圧力室空部１２の浅溝部側開口、及び、リザーバ空部１３の一方の開口を封止する部材であり、本実施形態では樹脂フィルム２７をステンレス板にラミネートした複合板材を用いている。詳しくは、ステンレス板における圧力室空部１２の部分を選択的に除去することで樹脂フィルム２７だけの弾性部（薄肉部）と、島部（厚肉部）２８とを設けている。そして、島部２８の表面には圧電振動子７の先端面を接合している。このため、圧電振動子７が伸長すると島部２８は圧力室９側（ノズルプレート１６側）に移動し、圧力室９が収縮する。一方、圧電振動子７が収縮すると、島部２８は圧力室９から離隔する方向に移動し、圧力室９が膨張する。
【００２４】
上記のノズルプレート１６は、複数のノズル開口１１が列状に形成された薄手の板材であり、本実施形態ではステンレス板によって作製している。このノズルプレート１６は、弾性板１５とは反対側の流路基板表面に接合されており、この接合状態において、各ノズル開口１１が対応する圧力室空部１２（詳しくは、第１貫通孔部２５や副浅溝部２４）に臨む。また、このノズルプレート１６によってリザーバ空部１３の他方の開口が封止される。
【００２５】
上記構成の記録ヘッド１では、インクカートリッジ等のインク供給源から供給されたインクは一旦リザーバ８に貯留され、その後、インク供給口１０を通じて圧力室９内に導入される。圧力室９内に導入されたインクは、圧電振動子７の作動によってノズル開口１１からインク滴となって吐出される。即ち、この記録ヘッド１は、圧力室９の膨張や収縮に伴って生じたインクの圧力変動を利用してインク滴を吐出させる。
【００２６】
ところで、本実施形態のように、３６０ｄｐｉ程度の高解像度になると、上記の圧力室空部１２を７０μｍ間隔で形成する必要がある。この場合、複数の貫通孔部２２を直線上に並べて形成すると、隣り合う貫通孔部２２同士を区画する貫通孔隔壁が極めて薄くなってしまう。特に貫通孔部２２は流路基板１４を貫通しているので、貫通孔隔壁の剛性は低くなりがちであり変形しやすい。この貫通孔隔壁の変形は、所謂隣接クロストークの原因となるので好ましくない。ここで、貫通孔隔壁を従来よりも厚くして剛性を高めることが考えられるが、ノズル開口１１の形成ピッチを高密度化することが困難になってしまう。
【００２７】
このような事情に鑑み、この記録ヘッド１では、浅溝部先端とノズル開口１１の間を連通する貫通孔部２２に関し、各貫通孔部２２を隣の貫通孔部２２に対して浅溝部長手方向へ位置をずらして千鳥状に形成している。即ち、各貫通孔部２２をリザーバ８から遠い側に位置する第１貫通孔部２５（図３参照）と、リザーバ８に近い側に位置する第２貫通孔部２６（図２参照）とから構成すると共に、第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６とを圧力室列設方向へ交互に形成している（図４参照）。
【００２８】
ここで、ノズル開口１１を第１貫通孔部２５及び第２貫通孔部２６のそれぞれに連通させる構成を採ると、ノズル開口１１が千鳥状に設けられることになるので、インク滴の吐出制御を複雑化してしまう。即ち、インク滴の着弾位置を揃えるためには、インク滴の吐出タイミングを調整するデータ処理が必要となる。このようなデータ処理は、インク滴の高周波吐出を行う場合の障害となり得る。また、ノズル開口１１のずれ量は、印字データの処理による制約を受ける。例えば、印字データの処理が１Ｂｙｔｅ毎に行われる場合には、ノズル開口１１同士を印字解像度単位の１Ｂｙｔｅ分でずらさなければならず（例えば、８／７２０ｄｐｉ＝２８２μｍ）、必要以上に圧力室９を長くせざるを得なくなる場合もある。従って、ノズル開口１１を第１貫通孔部２５及び第２貫通孔部２６のそれぞれに連通させる構成は、制御上と構造上の両方で問題がある。
【００２９】
そこで、本実施形態では、第２貫通孔部２６には副浅溝部２４を連通させ、流路をリザーバ８から離隔する方向に拡張している。言い換えると、圧力室空部１２を、主浅溝部２３及び第１貫通孔部２５からなる略Ｌ字状断面の第１圧力室空部１２Ａ（図３参照）と、主浅溝部２３、第２貫通孔部２６及び副浅溝部２４からなる略クランク状断面の第２圧力室空部１２Ｂ（図２参照）とから構成している。そして、ノズル開口１１を第１貫通孔部２５及び副浅溝部２４に連通させることで、各ノズル開口１１の形成位置を圧力室列設方向に揃えている。即ち、各ノズル開口１１を圧力室列設方向の直線に沿って開設している。以下、これらの点を中心に、流路基板１４について詳細に説明する。
【００３０】
ここで、図４は流路ユニット４の一部分を島部２８側からみた図、図５は流路基板１４の一部分を副浅溝部２４側からみた図である。これらの図に示すように、主浅溝部２３は、平面から見て横に細長い平行四辺形状の窪部によって構成されている。このように、平行四辺形状の空部となっているのは、流路基板１４をシリコン単結晶板の異方性エッチングで作製しているからである。即ち、このエッチング加工では、窪部の各面はシリコンの結晶面によって区画されるので、結晶面の角度で形状が定まる。このため、図４の例では、主浅溝部２３を区画する平行四辺形状の壁部に関し、長辺部分がＹ方向（圧力室長手方向）と平行に形成され、短辺部分はＸ方向（圧力室長手方向Ｙと直交する方向，ノズル列方向）に対して時計回り方向に３５度傾斜して形成される。
【００３１】
この主浅溝部２３の幅Ｗ２３は５５μｍである。ここで、幅Ｗ２３を５５μｍに設定したのは、弾性板１５の変形量との兼ね合いによる。即ち、所要量のインク滴を吐出させるために最低限必要な幅として５５μｍに設定している。また、この主浅溝部２３の全長は、連通される貫通孔部２２に応じて異なる。即ち、リザーバ８から遠い第１貫通孔部２５が連通される主浅溝部２３（長い側の主浅溝部２３，第１主浅溝部２３Ａとも表現できる。）は、その全長（Ｙ方向の長さ）Ｌ２３Ａが６２０μｍである。一方、リザーバ８に近い第２貫通孔部２６が連通される主浅溝部２３（短い側の主浅溝部２３，第２主浅溝部２３Ｂとも表現できる。）は、その全長Ｌ２３Ｂが５００μｍである。ここで、第１貫通孔部２５の開口長さ（Ｙ方向の長さ）Ｌ２５は、本実施形態において１２０μｍである。つまり、短い側の主浅溝部２３の全長Ｌ２３Ｂは、長い側の主浅溝部２３の全長Ｌ２３Ａから第１貫通孔部２５の開口長さＬ２５を引いた長さといえる。
【００３２】
浅溝部２１同士を区画する浅溝隔壁３１は、本実施形態ではその幅（厚さ）が約１５μｍに設定されている。浅溝隔壁３１の幅は、圧力室９（ノズル開口１１）の形成ピッチと主浅溝部２３の幅によって規定される。即ち、本実施形態では、圧力室９を約７０μｍ間隔で作製するが、上記したように主浅溝部２３の幅Ｗ２３は５５μｍに設定される。このため、浅溝隔壁３１の幅が約１５μｍに定まる。また、この浅溝隔壁３１の高さ（浅溝部２１の深さ）は３０μｍに設定されている。浅溝隔壁３１の高さは、圧力室９内のインク圧力によって過度な変形が生じない範囲で可及的に高く設定されるが、貫通孔部２２の高さよりも低く設定することが好ましい。
【００３３】
また、この浅溝隔壁３１において、浅溝部２１よりもリザーバ空部１３側の部分は、その一部が隣の浅溝隔壁３１に向かって台形状に突出しており、この台形状の突出部３２によってインク供給口１０が区画形成される。このインク供給口１０は、台形の上底部分によって区画される狭窄部３３と、この狭窄部３３よりもリザーバ空部１３側に位置する浅溝供給部３４とから構成される。本実施形態では、狭窄部３３の長さを１００μｍ、幅を２０μｍに設定している。なお、これらの狭窄部３３及び浅溝供給部３４は、上記した浅溝部２１と同じ深さに作製される。即ち、これらの深さは、浅溝隔壁３１の高さと同じである。また、狭窄部３３及び浅溝供給部３４は、連通される主浅溝部２３（第１主浅溝部２３Ａ，第２主浅溝部２３Ｂ）の種類に拘わらず同じ形状であり、リザーバ空部１３からの距離も同じである。
【００３４】
貫通孔部２２は、上記したように、第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６とから構成される。これらの第１貫通孔部２５及び第２貫通孔部２６は、板厚方向に形成した垂直貫通孔部として構成され、主浅溝部２３の先端部分、即ち、主浅溝部２３内におけるリザーバ空部１３から最も離れた場所に形成される。具体的には、第１貫通孔部２５は第１主浅溝部２３Ａの先端部分に開設され、第２貫通孔部２６は第２主浅溝部２３Ｂの先端部分に開設されている。これらの第１貫通孔部２５及び第２貫通孔部２６の開口形状もまた平行四辺形状である。これは、上記したように、シリコン単結晶板のエッチングによって作製していることによる。従って、両貫通孔部２５，２６の開口を構成する各辺の角度は、主浅溝部２３と同じ角度となる。そして、両貫通孔部２５，２６の開口形状は同一である。具体的には、両貫通孔部２５，２６の開口幅Ｗ２５，Ｗ２６は、主浅溝部２３の幅Ｗ２３よりも小さく形成され、本実施形態では４０μｍである。また、開口長さＬ２５，Ｌ２６は１２０μｍである。
【００３５】
これらの第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６は、リザーバ８（リザーバ空部１３）からの距離、即ち、浅溝部長手方向の位置が異なっている。具体的には、第１貫通孔部２５はリザーバ８から遠い側に位置し、第２貫通孔部２６はリザーバ８に近い側に位置している。そして、両貫通孔部２５，２６のずれ量は、上記したように開口長さ分とされ、本実施形態では１２０μｍである。また、これらの第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６は、圧力室列設方向へ交互に形成されている。
【００３６】
上記の副浅溝部２４も、主浅溝部２３と同様に底面から見て横に細長い平行四辺形状の窪部によって構成されている。これも、流路基板１４をシリコン単結晶板の異方性エッチングで作製しているためである。また、この副浅溝部２４の幅Ｗ２４は５５μｍ、深さは３０μｍであり、何れも主浅溝部２３に揃えられている。また、この副浅溝部２４の長さＬ２４は、第１貫通孔部２５から第２貫通孔部２６までの距離に揃えられる。具体的には、第１貫通孔部２５の先端部（リザーバ８とは反対側の端部）から第２貫通孔部２６のリザーバ側端部までのＹ方向（浅溝部長手方向）の距離に設定される。言い換えると、副浅溝部２４の先端から第２主浅溝部２３Ｂのリザーバ側端部までのＹ方向の距離（Ｌ２４＋Ｌ２３Ｂ−Ｌ２６）が、第１主浅溝部２３Ａの長さ（Ｌ２３Ａ）と等しくなるように設定される。
【００３７】
副浅溝部２４の形状をこのように設定したのは、第１圧力室空部１２Ａと第２圧力室空部１２Ｂの特性、特に圧力室９内におけるインクの固有振動周期を揃えるためである。即ち、第１圧力室空部１２Ａは主浅溝部２３と第１貫通孔部２５とから構成され、第２圧力室空部１２Ｂは主浅溝部２３と第２貫通孔部２６と副浅溝部２４とから構成されている。ここで、第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６はその開口形状が同一であり、いずれも基板の厚さ方向に貫通している。このため、流路抵抗やイナータンスは等しい。また、第１貫通孔部２５に連通する主浅溝部２３（第１主浅溝部２３Ａ）と第２貫通孔部２６に連通する主浅溝部２３（第２主浅溝部２３Ｂ）とは、幅と深さは同じ寸法であるが、第２貫通孔部２６側の主浅溝部２３の方が短い。従って、その分だけイナータンスや流路抵抗が小さくなっている。
【００３８】
そして、本実施形態のように副浅溝部２４の形状を設定すると、第２主浅溝部２３Ｂの断面積と副浅溝部２４の断面積とが揃う。この断面積は、第１主浅溝部２３Ａとも同じである。さらに、第１圧力室空部１２Ａの浅溝部２３の長さと、第２圧力室空部１２Ｂにおける浅溝部２３の長さに関し、第１圧力室空部１２Ａ側が１本で構成され、第２圧力室空部１２Ｂ側が２本で構成されている点で相違しているが、実質的に同じである。これにより、第２圧力室空部１２Ｂ側における浅溝部２１（第２主浅溝部２３Ｂ，副浅溝部２４）のイナータンス及び流路抵抗を、第１圧力室空部１２Ａにおける浅溝部２１（第１主浅溝部２３Ａ）のイナータンス及び流路抵抗と揃えることができる。また、第１圧力室空部１２Ａと第２圧力室空部１２Ｂとに関し、リザーバ８からノズル開口１１までの流路長さ、断面積、体積も同じになる。その結果、第１圧力室空部１２Ａにおける固有振動周期と第２圧力室空部１２Ｂにおける固有振動周期とを揃えることができ、インク滴の吐出特性を高い精度であわせることができる。
【００３９】
そして、上記のように構成したことにより、貫通孔隔壁に必要な剛性を確保できると共に制御の簡素化も図れる。即ち、リザーバ８からの距離が異なる２種類の貫通孔部２５，２６を圧力室列設方向へ交互に設けたことにより、第１貫通孔部２５と第２貫通孔部２６とが千鳥状に形成される。このように、両貫通孔部２５，２６を千鳥状に作製すると、貫通孔部２２（２５，２６）同士の間には、圧力室列設方向から見た場合に、隣りの貫通孔部２２と重なっていない非重畳部分（圧力室長手方向に重なっていない部分とも表現できる。）が作成される。図６（ａ），（ｂ）に示すように、この非重畳部分に存在する貫通孔隔壁３５は、１つ先の貫通孔部２２との間に亘って設けられる。このため、貫通孔隔壁３５の厚さを十分に確保することができて必要な剛性が得られ、その変形を防止することができる。従って、所謂隣接クロストークを防止できてインク滴吐出を安定化することができる。
なお、この観点からすれば、隣り合う貫通孔部２２同士のずれ量を貫通孔部２２の開口長さの１／２以上に設定すれば、貫通孔隔壁３５に十分な剛性が得られる。
【００４０】
また、リザーバ８に近い第２貫通孔部２６には副浅溝部２４を連通させ、一連のインク流路（液体流路の一種）をリザーバ８から離隔する方向に拡張している。これにより、各ノズル開口１１を直線に沿って配置可能となり、制御の簡素化が図れる。即ち、副浅溝部２４に関し、リザーバ８とは反対側の端部を圧力室長手方向へ第１貫通孔部２５と揃うまで延長し、ノズル開口１１を臨ませている。この構成により、各ノズル開口１１の開設位置を圧力室列設方向に揃えても、各ノズル開口１１を第１貫通孔部２５や副浅溝部２４に連通させることができる。これにより、第１圧力室空部１２Ａ用の圧電振動子７と第２圧力室空部１２Ｂ用の圧電振動子７とを区別することなく、同じように制御できる。その結果、制御の簡素化が図れ、インク滴の高周波吐出に適する。
【００４１】
さらに、第２圧力室空部１２Ｂに関しては、第２主浅溝部２３Ｂ、第２貫通孔部２６、及び、副浅溝部２４によってクランク状のインク流路（即ち、第２圧力室空部１２Ｂ）を作製している。このようにクランク状の流路としたので、流路内におけるインクの淀みを可及的に少なくできる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。即ち、この種の記録ヘッド１では、インクカートリッジやインクパック等のインク貯留部（液体貯留部の一種）が交換式になっているため、気泡の流路内への入り込みが生じ得る。このような気泡は、インク滴の吐出不良の原因となり得るので、積極的に除去する必要がある。気泡の除去には種々の方法が提案されているが、その１つに、ノズルプレート１６の表面をキャップ部材で覆い、吸引ポンプの作動によって記録ヘッド１内のインクを強制的に吸い出す方法がある。この方法では、吸引によるインクの流れに気泡を乗せ、インクと共に気泡を排出する。この場合において、記録ヘッド１内のインク流路に淀みがあると、その淀みに気泡が停滞して排出が困難になってしまう。本実施形態のように、インク流路をクランク状に作製すると、流路内におけるインクの淀みを少なくできて気泡の停滞を防止でき、気泡の排出性を高めることができる。
【００４２】
ところで、上記の第１実施形態では、１枚のシリコンウェハをエッチング加工することで流路基板１４を作製していたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、流路基板を複数の板状部材によって作製してもよい。以下、このように構成した第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態は、流路ユニット４の構成に特徴を有し、他の部分は第１実施形態と同様の構成である。このため、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付して示し、簡単に説明することにする。
【００４３】
ここで、図７は、第２実施形態を説明する図であり、（ａ）は流路ユニット４の一部分を弾性板１５側から見た図、（ｂ）は流路ユニット４を第２圧力室空部１２Ｂの位置で切断した断面図、（ｃ）は流路ユニット４を第１圧力室空部１２Ａの位置で切断した断面図である。また、図８は、流路基板４０を構成する第１浅溝基板４１、第２浅溝基板４２、貫通孔基板４３を説明する図である。
【００４４】
これらの図に示すように、本実施形態では、流路基板４０が３ピース構成となっている。即ち、流路基板４０は、主浅溝部４４及びインク供給口１０となる開口窓部４５（便宜上、第１開口窓部４５という。）を開設した第１浅溝基板４１と、副浅溝部４６や連通窓部４７となる開口窓部４８（便宜上、第２開口窓部４８という。）を開設した第２浅溝基板４２と、貫通孔部２２（第１貫通孔部４９，第２貫通孔部５０）を形成した貫通孔基板４３とから構成されている。本実施形態において、これらの各基板４１，４２，４３は金属板をプレス加工することで作製されている。例えば、第１浅溝基板４１は、厚さ３０μｍのニッケル板或いはステンレス板に対し、第１開口窓部４５を打ち抜くことで作製される。同様に、第２浅溝基板４２も、厚さ３０μｍのニッケル板或いはステンレス板に対し、第２開口窓部４８を打ち抜くことで作製される。また、貫通孔基板４３は、厚さ２７０μｍのニッケル板或いはステンレス板に対し、第１貫通孔部４９及び第２貫通孔部５０を打ち抜くことで作製される。
【００４５】
このように、流路基板４０を構成する各基板４１，４２，４３を金属板に対するプレス加工で作製していることから、上記の第１開口窓部４５，第２開口窓部４８，第１貫通孔部４９，及び，第２貫通孔部５０は比較的自由な形状に作製できる。このため、本実施形態では、主浅溝部４４及び副浅溝部４６を、圧力室列設方向とは直交する方向に細長い矩形状開口によって構成している。同様に、第１貫通孔部４９及び第２貫通孔部５０も矩形状開口の貫通孔によって構成している。また、インク供給口１０は、第１実施形態と同様に、第１浅溝基板４１における浅溝隔壁５１の一部分５２を、対向する浅溝隔壁５１に向かって台形状に突出させることで作製している。
【００４６】
これらの第１浅溝基板４１、第２浅溝基板４２、及び、貫通孔基板４３から流路基板４０を作製するには、これらの各基板４１，４２，４３を接着して一体化する。即ち、貫通孔基板４３の一方の表面に第１浅溝基板４１を接着し、貫通孔基板４３の他方の表面に第２浅溝基板４２を接着する。このようにして作製された流路基板４０には、ノズルプレート１６や弾性板１５が接合され、流路ユニット４が作製される。
【００４７】
この流路ユニット４では、流路ユニット４を構成する各基板４１，４２，４３に開口窓部４５，４８或いは貫通孔部２２（４９，５０）が形成されるが、これらの開口窓部４５，４８や貫通孔部２２は何れも板厚方向に貫通しているため、寸法精度良く作製することができる。即ち、開口窓部４５，４８や貫通孔部２２は、打ち抜き加工によって作製される。この加工時において、基板（ワーク）には瞬間的に大きな剪断力が加わるものの、破断によって極く短時間で解放される。このため、加工に伴う変形を最小限に抑えることができて寸法精度を高めることができる。
【００４８】
そして、本実施形態でも、貫通孔隔壁５３に必要な剛性を確保できると共に制御の簡素化も図れる。即ち、リザーバ８からの距離が異なる２種類の貫通孔部４９，５０を圧力室列設方向へ交互に設けたので、貫通孔部同士の間に非重畳部分が作成される。この非重畳部分の貫通孔隔壁５３は、その厚さを十分に確保することができ、必要な剛性が得られる。また、第２貫通孔部５０には副浅溝部４６を連通させてインク流路をリザーバ８から離隔する方向に拡張している。これにより、各ノズル開口１１が直線上に配置可能となって制御の簡素化が図れる。
【００４９】
なお、以上の説明は、圧力発生素子として圧電振動子７を用いた記録ヘッド１を例示して行ったが、この記録ヘッド１に限定されない。圧力発生素子としては、厚膜印刷法で作製された圧電素子であってもよい。また、この他に、静電アクチュエータ、発熱素子、磁歪素子等を用いることができる。
【００５０】
また、本発明は、記録ヘッド以外の液体噴射ヘッドにも適用できる。例えば、ディスプレー製造装置用の色材噴射ヘッド、電極製造装置用の電極材噴射ヘッド、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドにも適用できる。さらに、マイクロピペットにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図２】流路ユニットを第２圧力室空部の位置で切断した断面図であり、図４のＡ−Ａ断面図である。
【図３】流路ユニットを第１圧力室空部の位置で切断した断面図であり、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】流路ユニットの一部分を島部側からみた図である。
【図５】流路基板の一部分を副浅溝部側からみた図である。
【図６】貫通孔隔壁を説明するであり、（ａ）は図４のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は図４のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】第２実施形態を説明する図であり、（ａ）は流路ユニットの一部分を島部側からみた図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＦ−Ｆ断面図である。
【図８】第２実施形態の流路ユニットを説明する図であり、（ａ）は第１浅溝基板の説明図、（ｂ）は連通孔基板の説明図、（ｃ）は第２浅溝基板の説明図である。
【符号の説明】
１…インクジェット式記録ヘッド，２…ケース，３…振動子ユニット，４…流路ユニット，５…収納空部，６…固定板，７…圧電振動子，８…リザーバ，９…圧力室，１０…インク供給口，１１…ノズル開口，１２…圧力室空部，１３…リザーバ空部，１４…流路基板，１５…弾性板，１６…ノズルプレート，２１…浅溝部，２２…貫通孔部，２３…主浅溝部，２４…副浅溝部，２５…第１貫通孔部，２６…第２貫通孔部，２７…樹脂フィルム，２８…島部，３１…浅溝隔壁，３２…浅溝隔壁の突出部，３３…狭窄部，３４…浅溝供給部，３５…貫通孔隔壁，４０…流路基板，４１…第１浅溝基板，４２…第２浅溝基板，４３…貫通孔基板，４４…主浅溝部，４５…第１開口窓部，４６…副浅溝部，４７…連通窓部，４８…第２開口窓部，４９…第１貫通孔部，５０…第２貫通孔部，５１…浅溝隔壁，５２…浅溝隔壁の突出部，５３…貫通孔隔壁
【出願人】 【識別番号】０００００２３６９
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿２丁目４番１号
【出願日】 平成１５年７月１５日（２００３．７．１５）
【代理人】 【識別番号】１０００９８０７３
【弁理士】
【氏名又は名称】津久井 照保
【公開番号】 特開２００５−３４９９８（Ｐ２００５−３４９９８Ａ）
【公開日】 平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願番号】 特願２００３−１９６９６０（Ｐ２００３−１９６９６０）